2022年高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十二章 近代物理初步第二講課時(shí)跟蹤練

第十二章近代物理初步

第二講原子結(jié)構(gòu)氫原子光譜

課時(shí)跟蹤練

A組基礎(chǔ)鞏固

1.（2017?涼州模擬）20世紀(jì)初，為了研究物質(zhì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，物理學(xué)家

做了大量的實(shí)驗(yàn)，揭示了原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了電子、中子和質(zhì)子.下

圖是（）

A.盧瑟福的a粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置

B.盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)裝置

C.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的實(shí)驗(yàn)裝置

D.查德威克發(fā)現(xiàn)中子的實(shí)驗(yàn)裝置

解析：題圖是a粒子轟擊金箔，是盧瑟福的a粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置.A

正確.

答案：A

2.（2015?天津卷）物理學(xué)重視邏輯，崇尚理性，其理論總是建立在對(duì)事

實(shí)觀察的基礎(chǔ)上.下列說(shuō)法正確的是（）

A.天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的

B.電子的發(fā)現(xiàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu)

C.a粒子散射實(shí)驗(yàn)的重要發(fā)現(xiàn)是電荷是量子化的

D.密立根油滴實(shí)驗(yàn)表明核外電子的軌道是不連續(xù)的

解析：天然放射現(xiàn)象說(shuō)明原子核內(nèi)部是有結(jié)構(gòu)的，人們認(rèn)識(shí)原子核的

復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從天然放射現(xiàn)象開始的，選項(xiàng)A正確；電子的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明了原子

是可以分割的，是由更小的微粒組成的，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由a粒子散射實(shí)驗(yàn)

建立了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；密立根油滴實(shí)驗(yàn)說(shuō)明物質(zhì)所帶

電荷量是量子化的，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

答案：A

3.不能用盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型得出的結(jié)論是（）

A.原子中心有一個(gè)很小的原子核

B.原子核是由質(zhì)子和中子組成的

C.原子質(zhì)量幾乎全部集中在原子核內(nèi)

D.原子的正電荷全部集中在原子核內(nèi)

解析：為了解釋a粒子散射實(shí)驗(yàn)，盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型：

在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部

質(zhì)量都集中在原子核里，但不能得到原子核內(nèi)的組成，故選項(xiàng)B不能用盧

瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型得出，A、C、D可以.

答案：B

4.（2018?安陽(yáng)模擬）已知處于某一能級(jí)n上的一群氫原子向低能級(jí)躍遷

時(shí)，能夠發(fā)出10種不同頻率的光，下列能表示輻射光波長(zhǎng)最長(zhǎng)的那種躍遷

的不意圖是（）

中

108E/ev718eV

505

-O.54

4485

3-0853-O.

-15151

2-I.

-3.40-3.40

1--13.61Y-13.6|

-A-~~R

CD

解析：由圖示可知，在A所示能級(jí)間躍遷中釋放光子的能量最小，輻

射光波的波長(zhǎng)最長(zhǎng).選項(xiàng)A正確.

答案：A

5.（2018-大同模擬）氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較

遠(yuǎn)的軌道過(guò)程中（）

A.原子要吸收光子,電子的動(dòng)能增大,原子的電勢(shì)能增大，原子的能

量增大

B.原子要放出光子,電子的動(dòng)能減小,原子的電勢(shì)能減小，原子的能

量也減小

C.原子要吸收光子,電子的動(dòng)能增大,原子的電勢(shì)能減小，原子的能

量增大

D.原子要吸收光子,電子的動(dòng)能減小,原子的電勢(shì)能增大，原子的能

量增大

解析：根據(jù)玻爾理論，氫原子核外電子在離核越遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),

其能量越大，由能量公式E”=3（Ei=-13.6eV）,可知電子從低軌道（量子

數(shù)n?。┫蚋哕壍?值較大）躍遷時(shí)，要吸收一定能量的光子，選項(xiàng)B可排

除；氫原子核外電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力由原子核對(duì)電子的庫(kù)侖引

力提供，即管=，，電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek=或《"=味，由此可知電子離核

越遠(yuǎn)，r越大時(shí)，則電子的動(dòng)能就越小，選項(xiàng)A、C均可排除；由于原子核

帶正電荷，電子帶負(fù)電荷，事實(shí)上異種電荷遠(yuǎn)離過(guò)程中需克服庫(kù)侖引力做

功，即庫(kù)侖力對(duì)電子做負(fù)功，則原子系統(tǒng)的電勢(shì)能將增大，系統(tǒng)的總能量

增大，選項(xiàng)D正確.

答案：D

6.（2018?秦皇島模擬）如圖所示為氫原子能級(jí)示意圖，現(xiàn)有大量的氫原

子處于〃=4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干種不同頻率的光，下

列說(shuō)法正確的是（）

nE“/eV

T-0.85

3-----------------------1.51

2------------------------3.40

1-13.6

A.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光

B.由n—2能級(jí)躍遷到n=l能級(jí)產(chǎn)生的光頻率最小

C.由〃=4能級(jí)躍遷到n=l能級(jí)產(chǎn)生的光最容易發(fā)生衍射現(xiàn)象

D.用〃=2能級(jí)躍遷到〃=1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34eV的

金屬鉗能發(fā)生光電效應(yīng)

解析：由原子躍遷、光電效應(yīng)的規(guī)律分析.這些氫原子向低能級(jí)躍遷

時(shí)可輻射出6種光子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由〃=4能級(jí)躍遷到〃=3能級(jí)產(chǎn)生的

光子能量最小，光頻率最小，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由n=4能級(jí)躍遷到n=l能級(jí)

產(chǎn)生的光子能量最大，光頻率最大，光波長(zhǎng)最小，最不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，

選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由n=2能級(jí)躍遷到n=\能級(jí)輻射出的光子能量為10.20

eV>6.34eV,所以能使金屬銷發(fā)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)D正確.

答案：D

7.（2018?株洲模擬）根據(jù)玻爾原子結(jié)構(gòu)理論，氮離子（He+）的能級(jí)圖如

圖所示.電子處在〃=3軌道上比處在n=5軌道上離氮核的距離

（選填“近”或“遠(yuǎn)”）.當(dāng)大量He+處在n=4的激發(fā)態(tài)時(shí)，由于

躍遷所發(fā)射的譜線有條.

nHe+E/eV

000

6-1.51

5--------------2.18

4------------3.40

3--------------6.04

2------------13.6

154.4

解析：根據(jù)玻爾原子理論，量子數(shù)n越小，軌道越靠近原子核，所以

n=3比n=5的軌道離原子核近，大量處于〃=4激發(fā)態(tài)的原子躍遷一共有

6種情形，即產(chǎn)生6條譜線.

答案：近6

8.氫原子在基態(tài)時(shí)軌道半徑n=0.53X10-i。m,能量西=-13.6eV,

求氫原子處于基態(tài)時(shí)：

(1)電子的動(dòng)能；

⑵原子的電勢(shì)能；

⑶用波長(zhǎng)是多少的光照射可使其電離？

解析：(1)設(shè)處于基態(tài)的氫原子核外電子速度為s,

則梟*

1屋2

所以電子動(dòng)能Eki=彳m濟(jì)=丁=13.6eV.

2Lr\

(2)因?yàn)镋i=Eki+Epi,

所以￡pi=￡i-￡ki=-13.6eV-13.6eV=-27.2eV.

(3)設(shè)用波長(zhǎng)為人的光照射可使氫原子電離

he-6.63X10-34X3X108

所以/Im^9.14X10-8m.

瓦-13.6X1.6X10-19

答案：(1)13.6eV(2)-27.2eV

(3)9.14X10-8m

B組能力提升

9.（多選）（2018?大連模擬）如圖所示為氫原子的能級(jí)示意圖，鋅的逸出

功是3.34eV,那么對(duì)氫原子在能級(jí)躍遷過(guò)程中發(fā)射或吸收光子的特征認(rèn)識(shí)

正確的是（）

n

8E/eV

0

5

4-0.54

3-0.85

-1.51

2

-3.4

-13.6

A.用氫原子從高能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)射的光照射鋅板一定不能產(chǎn)生光

電效應(yīng)現(xiàn)象

B.一群處于〃=3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，能放出3種不同頻率

的光

C.一群處于〃=3能級(jí)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí)，發(fā)出的光照射鋅板，

鋅板表面所發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能為8.75eV

D.用能量為10.3eV的光子照射，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)

態(tài)

解析：當(dāng)氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射出光子的能量有可能

大于3.34eV,鋅板有可能產(chǎn)生光電效應(yīng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由躍遷關(guān)系可知，

選項(xiàng)B正確；從〃=3能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)出的光子最大能量為12.09eV,

由光電效應(yīng)方程可知，發(fā)出光電子的最大初動(dòng)能為8.75eV,選項(xiàng)C正確；

氫原子在吸收光子能量時(shí)需滿足兩能級(jí)間的能量差，因此選項(xiàng)D錯(cuò)誤.

答案：BC

10.（多選）（2018?煙臺(tái)模擬）已知?dú)湓拥哪芗?jí)如圖所示，現(xiàn)用光子能量

在10?12.9eV范圍內(nèi)的光去照射一群處于基態(tài)的氫原子，則下列說(shuō)法中正

確的是（）

n

5

4

3

1-13.6

A.在照射光中可能被吸收的光子能量有無(wú)數(shù)種

B.在照射光中可能被吸收的光子能量只有3種

C.照射后可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射不同波長(zhǎng)的光有6種

D.照射后可能觀測(cè)到氫原子發(fā)射不同波長(zhǎng)的光有3種

解析：〃=lf〃=5,h-Ei=13.06eV,故能量在10?12.9eV

范圍內(nèi)的光子，僅吸收符合n=l-*n=2,〃=1->〃=3,n=l-*n=4的能

級(jí)差的三種光子，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；照射后處于最高能級(jí)的原子的量

n(〃-1)

子數(shù)〃=4,故向低能級(jí)躍遷能輻射的光譜條數(shù)N=-------------=6,選項(xiàng)C

正確，D錯(cuò)誤.

答案：BC

11.玻爾氫原子模型成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，氫原子能級(jí)

圖如圖所示.當(dāng)氫原子從〃=4的能級(jí)躍遷到〃=2的能級(jí)時(shí)，輻射出頻率

為Hz的光子，用該頻率的光照射逸出功為2.25eV的鉀表面，產(chǎn)

生的光電子的最大初動(dòng)能為eV(電子電荷量e=1.60Xl()T9c,普

朗克常量人=6.63X10-34j?s).

生V

n￡/o

?

638

5-o.54

4-o.85

-o.

3-1.51

-3.

24。

1------------------------------13.60

解析：氫原子從〃=4的能級(jí)躍遷到〃=2的能級(jí)時(shí)，釋放出光子的能

量為E=-0.85eV-(一3.40eV)=2.55eV,由人v=￡解得光子的頻率v=

6.2X1014HZ.用此光照射逸出功為2.25